Поглощение (химия) - Absorption (chemistry)

Лабораторный абсорбер. 1а) : вход CO 2 ; 1b) : вход H 2 O; 2) : выход 3) : абсорбционная колонна; 4) : упаковка.

В химии , поглощение является физическое или химическое явление или процесс , в котором атомы , молекулы или ионы ввести некоторую объемную фазу - жидкость или твердое вещество материала. Этот процесс отличается от адсорбции , поскольку молекулы, подвергающиеся абсорбции, захватываются объемом, а не поверхностью (как в случае адсорбции). Более общий термин - сорбция , который охватывает абсорбцию, адсорбцию и ионный обмен . Поглощение - это состояние, при котором что-то поглощает другое вещество.

Во многих процессах, важных для технологии, химическая абсорбция используется вместо физического процесса, например, абсорбция диоксида углерода гидроксидом натрия - такие кислотно-основные процессы не подчиняются закону распределения Нернста (см .: растворимость ).

Для некоторых примеров этого эффекта см. Экстракция жидкость-жидкость . Можно извлечь растворенное вещество из одной жидкой фазы в другую без химической реакции. Примерами таких растворенных веществ являются благородные газы и четырехокись осмия .

Процесс поглощения означает, что вещество захватывает и преобразует энергию. Абсорбент распределяет захватываемый материал по всей поверхности, а адсорбент распределяет его только по поверхности.

Процесс проникновения газа или жидкости в тело адсорбента обычно известен как абсорбция.

Определение ИЮПАК
Абсорбция: процесс удержания одного материала (абсорбента) другим (абсорбентом); это может быть физическое растворение газа, жидкости или твердого тела в жидкости, прикрепление молекул газа, пара, жидкости или растворенного вещества к твердой поверхности физическими силами и т. д. В спектрофотометрии поглощение света при характеристике длины волн или диапазоны длин волн используются для определения химической природы молекул, атомов или ионов и для измерения концентраций этих веществ.

Уравнение

Если абсорбция - это физический процесс, не сопровождающийся какими-либо другими физическими или химическими процессами, он обычно следует закону распределения Нернста :

«соотношение концентраций некоторых растворенных веществ в двух объемных фазах, когда оно является равновесным и находится в контакте, является постоянным для данного растворенного вещества и объемных фаз»:

Величина постоянной K N зависит от температуры и называется коэффициентом распределения . Это уравнение справедливо, если концентрации не слишком велики и если разновидность «x» не меняет свою форму ни в одной из двух фаз «1» или «2». Если такая молекула подвергается ассоциации или диссоциации, тогда это уравнение по-прежнему описывает равновесие между «x» в обеих фазах, но только для одной и той же формы - концентрации всех остальных форм должны быть рассчитаны с учетом всех других равновесий.

В случае поглощения газа можно рассчитать его концентрацию, используя, например, закон идеального газа , c = p / RT. В качестве альтернативы можно использовать парциальные давления вместо концентраций.

Типы абсорбции

Абсорбция - это процесс, который может быть химическим (реактивным) или физическим (нереактивным).

Химическая абсорбция

Химическая абсорбция или реактивная абсорбция - это химическая реакция между абсорбируемыми и абсорбирующими веществами. Иногда это сочетается с физическим поглощением. Этот тип абсорбции зависит от стехиометрии реакции и концентрации ее реагентов. Они могут выполняться в разных установках, с широким спектром типов фазовых потоков и взаимодействий. В большинстве случаев РА проводится в тарельчатых или насадочных колоннах.

Физическое поглощение

Вода в твердом состоянии

Гидрофильные твердые вещества, в том числе многие твердые вещества биологического происхождения, могут легко поглощать воду. Полярные взаимодействия между водой и молекулами твердого вещества способствуют разделению воды на твердое вещество, что может обеспечить значительное поглощение водяного пара даже при относительно низкой влажности.

Восстановление влаги

Волокна (или другой гидрофильный материал) , который подвергся воздействию атмосферы, как правило , содержат некоторое количество воды , даже если он чувствует себя сухим. Воду можно удалить путем нагревания в печи, что приведет к заметному снижению веса, которое будет постепенно восстанавливаться, если волокно будет возвращено в «нормальную» атмосферу. Этот эффект имеет решающее значение в текстильной промышленности, где доля веса материала, приходящаяся на воду, называется восстановлением влаги .

Смотрите также

Рекомендации